摘要：基于电子设计自动化(EDA)软件Protel 99 SE设计了过压、欠压保护电路；利用Protel 99 SE的“DC Sweep Analysis”、“Transi-ent／Fourier Analysis”两种方式对所设计的电路进行了仿真测试，并依照仿真结果完善了设计；当电气设备的电源电压波动超出正常范围时该电路能自动切断电源，待电源电压恢复正常并经过一定的延时之后又能自动接通电源，使电气设备得到保护。
关键词：仿真分析；瞬态特性分析；直流扫描分析；Protel 99 SE

电气设备的工作电压都有一个安全范围，电源电压波动超出这个范围会造成电气设备工作不稳定甚至损坏。为了使电气设备的工作免受电源电压波动的影响，利用EDA软件Protel 99 SE设计了过压、欠压保护电路，当电源电压在185～245 V范围时，它能够向负载正常供电，当电源电压超共模电感出这个范围时它能切断电源，待电源电压恢复正常并经一定时间延时后又能够自动接通，使电气设备得到保护。

1 电路设计
过压欠压保护电路如图1所示。变压器TF1将220 V市电变为12 V的交流电；二极管D1～D4、电容器C3，C4组成的整流滤波电路将交流电转换为直流电；由R1，R7，R2，R8组成的串联电路对电源电压进行取样；控制及开关电路由555定时器IC2、三极管Q2和双向可控硅T组成；LM7808为IC2提供稳定的8．2 V电源电压。

1．1 电路工作原理
当市电在185～245 V之间时，经过变压器TF1降压后的交流电压在10．1～13．4 V之间，与之对应的直流电压Ui为13．5～18 V。由R2，R8，R9，D6构成的低电压取样电路接到IC2的2脚，由R1，R7，R6，D5，Q1反相器构成的高电压取样电路也接到IC2的2脚，图1中A点电压小于0．6 V，Q1，D5截止，2脚电压大于Vcc／3，6脚的高电平使IC2处于复位状态，3脚输出低电平，三极管Q2、双向可控硅T导通，负载获得正常的市电。当市电低于185 V时，由R2、R8等构成的低电压取样电路使得IC2的2脚电压低于Vcc／3，IC2被触发处于置位状态，3脚输出高电平，三极管Q2、双向可控硅T截止，负载与交流电源断开，实现欠压保护。当市电高于245 V时，由R1，R7等构成的高电压取样电路使得电路A点电
压大于0．6 V，三极管Q1及二极管D5导通，IC2的2脚电压低于Vcc／3，IC2被触发处于置位状态，3脚输出高电平，三极管Q2、双向可控硅T截止，负载与交流电源断开，实现过压保护。当市电高于245 V(或低于185 V)，IC2的2脚电压小于Vcc／3被触发，3脚输出高电平的同时，电容器C7通过电阻R4充电，约6 min之后才能使IC2的6脚电压大于2Vcc／3，在这之前，即使市电突然回到185～245 V，2脚电压大于Vcc／3，IC2也大电流电感不会复位，电感器生产电源仍处于断开状态，也就是说负载一旦断电，只能在6 min后才能向负载恢复正常供电，实现了对负载的延时通电保护。
1．2 过压、欠压保护电路设计
1．2．1 185 V市电欠压取样电路设计
市电为185 V的低电压时，图1所示电路中Ui=13．5 V，IC2的2脚电压应为2．73 V；分别取R2，R9，R5为20 kΩ，2．7 kΩ，150 kΩ，计算可得R8应为3．15 kΩ。
1．2．2 245 V市电过压取样电路设计
市电为245 V的高电压时，图1所示电路中Ui=18．0 V，A点电压应为0．7 V。取R1=15 kΩ，计算可得R7为0．6 kΩ。
1．2．3 延时电路设计
对延时电路的要求是，IC2时基电路由输出高电平转换到输出低电平，即负载由断电到正常得电至少要间隔6 min以上，因此电路参数必须满足，现取T=6 min，C7=220 μF，计算可得R4=1．5 MΩ。
按以上计算设计可得图1所示电路。

2 电路仿真
采用EDA软件对电路进行仿真，电路越是复杂就越易出现“Singular Maxtrix”，“Gmin stepping fa电感器的单位iled”，“Source stepping failed”，“Iteration limit reached”，“Timestep too small”，“Run simulation(s)aborted”等仿真错误。对于图1所示电路，为了避免仿真错误的发生，可对电路进行分块简化，去掉IC1集成稳压器，用8．2 V直流电压源Vcc代之。IC1对整流滤波电路的负载作用可用等效电阻R13代替，由计算可知R13约为400 Ω；再去掉电路延时功能便得到与图1等效的仿真模压电感器电路图2。扁平线圈电感制造厂

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